力学之固体、液体和气体的压强压轴题(附解析)
一、选择题
1.(2014·宜昌)如图的几个现象中,属于减小压强的是( )
A.蚊子的口器很尖 B.篆刻刀很锋利 C.破窗锤前段很尖 D. 铁轨铺在枕木上
【答案】D
考点: 减小压强的方法
2.(2014·深圳)下列说法正确的是( )
A、将柱体沿竖直方向切取一半则剩下部分对桌面的压强减半
B、液体内部只产生向下的压强
C、越重的物体,摩擦力也一定越大
D、任何物体都可以选作参照物
【答案】D
【解析】
试题分析:A、由于柱体沿竖直方向切取一半时,柱体的重力减半,受力面积也减半,即压力减半,受力面积减半,根据速度公式可知柱体对桌面的压强不变,选项错误;
B、液体内部朝各个方向都有压强,选项错误;
C、摩擦力的大小影响因素包括了压力大小、接触面的粗糙程度,选项错误;
D、除被研究物体本身,其它任何物体都可以选作参照物,选项正确;
26
选择D。
考点:压强 液体压强 摩擦力大小的影响因素 参照物
3.(2014·自贡)三个质量相同,底面积相同,但形状不同的容器放在水平桌面上,其内分别装有甲、乙、丙三种液体,它们的液面在同一水平面上,如图所示,若容器对桌面的压强相等,则三种液体对容器底的压强( )
A.
甲最大
B.
乙最大
C.
丙最大
D.
一样大
【答案】C
【解析】
试题分析:因它们的液面在同一水平面上,容器底面积相同,所以,三种液体体积:。
因容器对桌面的压强相等,容器底面积相同,桌面受压力相等,三个容器质量相同,则三种液体质量相同
因液面在同一水平面上,容器底所处的深度相同,所以。正确的选择是C。
考点:压强
4.(2014·抚顺)如图,水平桌面上放有一个装水的容器,一个木块漂浮在水面上,用一个力F将木块匀速压入水中直至刚好浸没,下列说法正确的是( )
A.木块压入水中过程所受浮力逐渐变大
B.木块压入水中过程压力F逐渐变大
C.容器底受到水的压强保持不变
D.木块漂浮时容器对桌面的压强小于木块刚好浸没时容器对桌面的压强
【答案】ABD
【解析】
试题分析:A.木块压入水中过程,排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知所受浮力逐渐变大,故A正确;B.木块压入水中的压力F=F浮﹣G,由于重力不变,浮力变大,则压力逐渐变大,故B正确;
C.由于排开水的体积变大,水没有溢出,液面上升,根据p=ρgh可知容器底受到水的压强变大,故C错误;
26
D.施加压力后排开的水没有溢出,即木块刚好浸没时容器对桌面的压力变大,容器的底面积不变,因此容器对水平桌面的压强变大,故D正确.故选ABD.
考点:阿基米德原理,压力及重力与压力的区别,液体压强计算公式的应用
5.(2014·贵港)如图所示,在水平地面上分别侧放和平放着完全相同的两块砖A和B。在砖B上放有重力不计的圆柱形薄壁容器C(不考虑容器的厚度),C中装有水,密度为ρ水,砖A和B的密度均为ρ、上表面到水平地面的距离分别为h1和h2,C与砖B和砖B与地面的接触面积分别为SC、SB,且SC=SB。已知砖B和砖A对地面的压强相等,则薄壁容器C中水的深度为
A. B. C. D.
【答案】C
考点: 压强
6.(2014·锦州)下列关于压强和浮力的说法中正确的是( )
A.深海中的鱼受到海水的压强大,受到海水的浮力也大
B.飞机水平飞行时,机翼上方的空气流速大,压强小
C.将装有水的试管由竖直位置逐渐倾斜(水未溢出),水对试管底的压强变小
D.用吸盘挂钩挂衣服,是利用了大气压强
【答案】BCD
【解析】
26
试题分析:液体压强随深度增加而增大,所以深海中的鱼受到海水的压强很大,但浮力与深度无关,A错;飞机的升力是机翼上下的压力差,机翼上方空气流速大,压强小,下方空气流速小,压强大,压力之差使飞机能升空,B对;装有水的试管倾斜过程中,试管底部到液面的垂直距离减小,根据公式可知,水对试管底的压强变小,C对;用吸盘挂钩时,要先挤出吸盘内的空气,使内部压强减小,在外界大气压的作用下,吸盘被压在墙壁上,所以D是正确的。综上所述,BCD是正确的。
考点:压强
7.(2014·内江)某同学的体重是480N,他每只脚与地面的接触面积为160 cm2。这个同学站立在水平地面上时,对地面的压强为( )
A.1.5×104 Pa B.3.0×104 Pa C.3. 0 ×102Pa D.1.5×102Pa
【答案】B
【解析】
试题分析:这个同学对地面的压力为:F=G=480N,这个同学对地面的压强为:,故选B
考点:压强
8.(2014·常德)将未装满水且密闭的矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置.如图所示,两次放置时,水对瓶底和瓶盖的压强分别为PA和PB,水对瓶底和瓶盖的压力分别为FA和FB,则( )
A. PA>PB FA>FB B. PA<PB FA=FB C. PA<PB FA>FB D. PA=PB FA<FB
【答案】C
【解析】
试题分析:由图可知,倒放时瓶中水的深度大于正放时水的深度,根据p=ρgh可知,倒放时水对瓶盖的压强大于正放时水对瓶底的压强,即pA<pB,又正放时,瓶子中的水柱是粗细相同的,瓶子底部受到的压力等于瓶中水的重力;倒放时,瓶子中的水柱上面粗,下面细,一部分水压的是瓶子的侧壁,瓶盖受到的压力小于瓶中水的重力;瓶中水的重力是一定的,所以正放时水对瓶底的压力大于倒放时水对瓶盖的压力,即FA>FB;答案选C。
考点:压强大小比较;压力及重力与压力的区别
26
9.(2014·杭州)如图所示,密度为ρ、厚度为d、边长为L的均匀正方形薄板静止在水平桌面上,其右端与桌子边缘相平。板与桌面间的光滑程度不变,现用水平力向右推薄板使其运动,在推薄板的过程中薄板对桌面的压力F、压强p和摩擦力f的变化情况是
A.p、F、f均不变
B.p大小由ρdg增大为ρdg,F不变、f变大
C. F大小由ρL2dg减小为ρL2dg,p不变、f变小
D. p大小由ρdg增大为dg,F、f不变
【答案】D
【解析】
试题分析:物体放在水平桌面上,物体不会掉下来,因为物体的重心始终在桌面上。物体在竖起方向上受到的重力与支持力是一对平衡力,大小相等,所以支持力不变,物体对桌面的压力等于桌面对物体的支持力,大小也不变。物体在运动时,受到桌面对物体的滑动摩擦力,滑动摩擦力大小与压力大小和接触面粗糙程度有关,物体在运动时,压力和粗糙程度不变,所以滑动摩擦力大小也不变。物体全部放在桌面上时,它是一个长方体,结合重力及密度的计算公式可以推导出。当物体被推出桌面时,受力面积也减小,受力面积为原来的,根据,压力不变,受力面积为原来的,压强为原来的,即ρdg。
考点:压力、压强和摩擦力的变化
10.(2013·广安)如图,水平桌面上放着底面积相同、质量相同的甲乙两容器分别装有质量相同的不同液体.下列说法中正确的是( )
A. 甲图中液体对杯底的压强大于乙图中液体对杯底的压强
B. 甲图中液体对杯底的压强等于乙图中液体对杯底的压强
26
C. 甲图中容器对桌面的压强等于乙图中容器对桌面的压强
D. 甲图中容器对桌面的压强小于乙图中容器对桌面的压强
【答案】C
【解析】
试题分析:甲乙两个容器中,甲中液体对容器底部的压力小于自身的重力;乙中液体对容器底部的压力等于自身的重力;根据公式p=可知,两个容器底面积相同,液体甲对容器底部的压强小于液体乙对容器底部的压强,故AB错误;
两个容器的重力相等,液体的质量相等,则重力相等,容器放在水平桌面上对水平桌面的压力相同,又底面积相等,根据公式p=可知,两个容器对桌面的压强相等.故C正确.
考点:压强大小比较
点评:本题主要考查形状不规则的容器中,液体对容器底部压力的计算,这是本题的难点,也是重点,还要知道在水平面上,物体对水平面的压力等于物体自身的重力
11.(2014·上海)如图所示,水平面上的圆柱形容器A、B中分别盛有甲、乙两种液体,且甲对容器底部的压强大于乙。现在两容器中各放入一个物体,物体均漂浮在页面上且液体不溢出。小明认为:若两物体质量相等,甲对容器底部的压强可能小于乙;小红认为:若两物体体积相等,甲对容器底部的压强可能小于乙;下列说法中正确的是 ( )
A. 两人的观点均正确
B. 两人的观点均不正确
C. 只有小明的观点正确
D. 只有小红的观点正确
【答案】A
【解析】
试题分析:由于两容器都是圆柱形容器,所以有:,,
26
因为,所以
放入质量相等的物体后,液体对容器底的压强为:
,,
因为,所以,则可能大于、小于、等于,小明的观点是正确的;
若放入物体的体积相等,同理液体对容器底的压强为:
,
其中,两物体的密度关系不定,所以和的大小关系不定,则可能大于、小于、等于,则可能大于、小于、等于,小红的观点也是正确的。
考点:压强
12.(2013·乌鲁木齐)一密度为ρ钢制轴承,由粗细不同的两部分圆柱体构成,粗细圆柱体的高度均为h.如甲图所示放置时,轴承对水平面的压强为1.2ρgh.如乙图所示放置时,轴承对水平面的压强为( )
A.3.6ρgh B.4.8ρgh C.6.0ρgh D.7.2ρgh
【答案】C
【解析】
试题分析:设上下部分的面积分别为S1和S2,根据密度公式表示出上下部分的质量,两者重力之和即为对水平地面的压力,利用压强公式表示出甲图的压强得出两面积之比,倒置以后压力不变,再根据压强公式表示出此时的压强结合图甲的压强即可得出答案.
设上下部分的面积分别为S1和S2,由ρ=可得,上下两部分的质量:
m上=ρV上=ρS1h,m下=ρV下=ρS2h,
∵水平面上物体的压力和自身的重力相等,
26
∴F=G上+G下=m上g+m下g=ρS1hg+ρS2hg,
p甲===+ρgh=1.2ρgh,
解得:=,
如乙图所示放置时,物体的质量不变,重力不变,压力不变,
∴此时对水平地面的压强:
p乙===5=5×1.2ρgh=6.0ρgh.
考点:压强的大小及其计算
13.(2013·锦州)如图所示,以下与压强知识相关的实验,其中分析正确的是( )
A. 甲图实验,帕斯卡裂桶实验,证明液体压强随深度的增加而减小
B. 乙图实验,压有砝码的桌子放在细沙上,砝码越轻,桌腿下陷越深
C. 丙图实验,测出拉动注射器活塞时的拉力和活塞的面积,可估测大气压强的值
D. 丁图实验,在教室内可以用水代替水银做托里拆利实验
【答案】C
【解析】
试题分析:A、液体内部的压强随深度的增加而增大;
B、压力的作用效果与压力和受力面积的大小有关,压力越大、受力面积越小,压力的作用效果越明显;
C、知道压力和受力面积,利用p=求压强;
D、一个大气压可以支持76cm高的水银柱,相当于10m高的水柱.
A、甲图实验,帕斯卡裂桶实验,证明液体压强随深度的增加而增大,故A错误;
B、乙图实验,压有砝码的桌子放在细沙上,砝码越轻,对细沙的压力越小,桌腿下陷越浅,故B错误;
C、丙图实验,测出拉动注射器活塞时的拉力和活塞的面积,利用公式p=可估测大气压强的值,故C正确;
D、丁图实验,在教室内不可以用水代替水银做托里拆利实验,因为一个大气压相当于10m
26
高的水柱产生的压强,故D错误.
考点:帕斯卡原理及其应用;压强;大气压强的测量方法;大气压的综合应用
14.(2012·济南)人从沙滩上走过,会留下一串深深的脚印;但从草地上走过,脚印却并不明显,同学们针对这一现象,经过讨论提出了如下四个科学问题其中较有探究价值且易于探究的是( )
A. 为什么脚印有时候深有时候浅?
B. 脚印的深浅与哪些因素有关?
C. 压力作用效果与哪些因素有关?
D. 压强的大小与哪些因素有关?
【答案】C
【解析】解:(1)“为什么脚印有时候深有时候浅?”、“脚印的深浅与哪些因素有关?”两个问题,即使没有经过物理学习的人,根据生活中发现的问题,也能提出的问题,属于问题的表面现象,没有可探究的价值;
(2)“压力作用效果与哪些因素有关?”是对生活现象的质疑中提炼出科学问题,这样的问题更具探究性、可操作性;
(3)“压强的大小与哪些因素有关?”,“压强”是在探究压力作用效果后提出的概念,因此这个问题不合理.
故选C
15.(2012·河北)如图所示,质量相等的甲、乙两个薄壁圆柱形容器内分别盛有深度相同的A、B两种液体,且ρA=2ρB。两容器的底面积分别为S甲和S乙,且S乙=2S甲。现将两个相同的小球分别放入甲、乙两容器中(没有液体溢出),小球在B液体中处于悬浮状态。下列判断正确的是
A.放入小球前,甲容器的底部所受液体的压力大于乙容器底部所受液体的压力
B.放入小球前,甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
C.放入小球后,甲容器的底部所受液体的压强大于乙容器底部所受液体的压强
D.放入小球后,甲容器对桌面的压强等于乙容器对桌面的压强
【答案】C
26
【解析】因为质量相等,所以甲乙俩容器底部所受到的压力相等,A、B均不正确。根据压强公式知由,小球在B溶液中悬浮,说明,所以小球在A溶液中漂浮,设小球体积为V,则A液面上升的高度,B液面上升高度,所以加入小球后,A、B两溶液的液体高度是相同,再根据压强公式,知甲容器底部受到的压强是乙容器底部受液体压强的2倍。C正确。两容器放入小球后总质量还是相等的,因甲的底面积是乙底面积的一半,所以甲容器对桌面的压强是乙容器对桌面压强的2倍。
二、填空题
1.(2014·茂名)火车是重要的交通运输工具。铁路上铺宽阔轨枕的目的是为了 ,从车站加速开出的火车牵引力 (填“大于”、“等于”或“小于”)火车受到的阻力,如果打开车窗,则窗帘布会向窗 (填“内”或“外”)飘出。
【答案】减小压强;大于;外.
【解析】
试题分析: 压强的大小与压力的大小和受力面积有关,铁路上铺宽阔轨枕的目的是为了在压力一定时,增
大受力面积来减小压强;汽车匀速直线时,水平方向上受到的牵引力和阻力是一对平衡力,汽车加速时,
牵引力大于阻力;因为汽车快速行驶时,车外的空气流速大、压强小;车内的空气流速小、压强大.车内
的气压大于车外的气压,压强差就把窗帘压向车外.
考点:减小压强的方法及;力与运动的关系;流体压强与流速的关系.
2.(2014·佛山)如图所示是某高压蒸气压力控制装置的示意图.当阀门S(底面积为2cm2)受到的蒸气压力超过其安全值时,阀门就会被顶起释放一些蒸气来降低压力,该装置相当于一个杠杆.杠杆的平衡条件是 ;若OA=0.2m,AB=0.6m.物体C重25N,那么杠杆平衡时杆上的A点所受的支持力为 N(忽略杆重);当锅炉内气压为4×l05Pa时,蒸气对阀门下表面的压力是 N.
【答案】F1L1=F2L2;100;80.
【解析】
26
试题分析:(1)杠杆平衡条件是:F1L1=F2L2
(2)由图可知:O为支点,OA为动力臂,OB是阻力臂;OB=OA+AB=0.2m+0.6m=0.8m,
根据杠杆平衡条件得:,得;
(3)S=2cm=2×10﹣4m2,水蒸气对阀门A的压力:F压=pS=4×105Pa×2×10﹣4m2=80N.
考点: 杠杆的平衡条件;压强.
3.(2014·漳州)如图所示的行为不但违反交通法规,而且极其危险。摩托车超载行驶时,轮胎受到的压强________,更容易爆裂;当出现危险情况紧急刹车时,人会由于________向前摔出,造成人员伤亡。
【答案】变大;惯性.
【解析】
试题分析:增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积,在受力面积一定时,增大压力,题中摩托车超载行驶时,受力面积一定,压力增大,故压强变大;物体有保持原来运动状态不变的性质——惯性,当出现危险情况紧急刹车时,人因为具有惯性,继续向前运动,所以会向前摔出,造成人员伤亡。
考点:增大和减小压强的方法,惯性
4.(2014·内江)如图,甲、乙两圆柱形容器的高度之比1:1,容器内部底面积之比1:3,都装满水,现将两质量之比为1:4的木块a、b缓缓放入甲、乙两容器中,则此时水对两容器底部的压强之比为 ,水对两容器底部的压力之比为 。
【答案】1:1 1:3
【解析】
试题分析:甲、乙两圆柱形容器原先都装满水,深度相同;放入木块后,木块漂浮在水中,有部分水会溢出,但水还是满的,深度仍然相同。有液体压强公式p=ρgh,则此时水对两容器底部的压强之比为1:1。
由压强公式,F=pS, 容器内部底面积之比1:3,水对两容器底部的压强之比为1:1,则水对两容器底部的压力之比为1:3
考点:液体压强、压力的计算
26
5.(2014·威海)我国首台自主设计研发的载人深潜器“蛟龙号”在2012年6月27日进行了7000m级海试,最大下潜深度达7062m,此处海水产生的压强约为 Pa,此时“蛟龙号”每0.5m2外表面受到海水的压力为 N.(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】7.026×107;3.531×107.
【解析】
试题分析:7000m深度受到海水产生的压强约为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7062m =7.026×107Pa,
由得,“蛟龙号”每0.5m2外表面受到海水的压力:F=pS=7.026×107Pa×0.5m2=3.513×107N.
考点:压强;液体压强的计算.
6.(2013·眉山)设长方体砖块的三条棱长之比为1:2:4,如果将两块相同的砖A、B按图示方式置于水平地面上,砖块A对砖块B的压强为pA,它们对地面的压强为pB,则pA:pB= ;砖块A对砖块B的压力为FA,砖块B对地面的压力为FB,则FA:FB= .
【答案】2:1;1:2
【解析】
试题分析:水平地面的物体对地面的压力等于重力,根据三条棱长的关系判断受力面积,然后根据p=F/s求出压强之比
设砖块的重力为G,三边长分别为a、2a、4a;
则FA=G,FB=2G,故FA:FB=G:2G=1:2;
A与B的接触面积为:SA=a×2a=4a2,
B与地面的接触面积为:SB=2a×4a=8a2,
则pA==
pB==
pA:pB=:=1:2
考点:压力及重力与压力的区别;压强大小比较
26
7.(2013·自贡)如图所示,重力不计的一木板可绕O点无摩擦转动,在A端挂一边长为50cm的正方体P,一个体重为500N的中学生站在B点时,P对地面的压强刚好为零,且OA=1m,OB=3m,则物体P的重力为 N,当人向左走1m时,P对地面的压强为 Pa。
【答案】1500 2000
【解析】观察图像,整个装置为杠杆,o点为支点,P对绳的拉力和人的重力分别为阻力和动力,中学生站在B点时,OA为阻力臂,OB为动力臂,根据杠杆平衡,有
带入数据计算可得F=3G=1500N。此时P对地面压力等于0,所以拉力等于P的重力。当人向左走1m,则,F=2G=1000N。P自身重力是1500N,绳的拉力是1000N,所以P对地面压力为1500N—1000N=500N,P的底面积那么对地面压强
8.(2013·达州)如图所示,底面积和质量都相同的A、B两容器,装有质量相同的不同液体,放在水平桌面上,则液体对容器底部的压强PA PB,容器对桌面的压强PA′ PB′.(选填“大于”“等于”“小于”)
【答案】小于 等于
【解析】观察图像可发现,AB液体深度相等,又知道质量相等,但是A的体积大,
所以A的密度小,根据液态压强公式,A的密度小,而深度相等,所以A液态对容器底部的压强小。固体压强的计算是,静止在水平桌面,压力F等于杯子重力加液体重力,容器质量相等,液体质量也相等,而且底面积相等,所以对桌面压强相等。
9.(2012·南平)小明的妈妈煮菜时需要蛋黄,妈妈讲鸡蛋磕碗的边缘,蛋壳就裂了,这是由于碗边缘的 小,增大了对蛋壳的压强.接着妈妈拿着一个矿泉水瓶对准蛋黄上方(如图),挤压瓶子放手后,蛋黄自己“跑进”瓶内.小明用所学物理知识解释:挤压空矿泉水瓶时,力的作用改变了物体的 ,同时排出瓶内部分空气,放手后瓶内气压 (填:“大于”或“小于”)外界大气压,蛋黄自己“跑进”瓶子.
26
【答案】受力面积;形状;小于
【解析】解:
(1)当用鸡蛋磕碗的边缘时,由于碗与鸡蛋间的接触面积小,手的作用力是一定的,增大了对蛋壳的压强,所以很容易将鸡蛋磕破.
(2)当用手挤压矿泉水瓶时,在力的作用下,瓶子的形态发生改变.由于瓶子受挤压,瓶内的空气被挤出,使瓶子内的压强小于瓶子外的压强.当瓶子对准蛋黄上方时,在外界大气压和瓶内压强差的作用下,蛋黄被压入瓶内
三、实验题
1.(2014·吉林)在探究压力作用的效果与那些因素有关的实验中,利用了两个相同的木块和一块海绵,如图所示。
(1)实验中通过观察 来比较压力作用的效果;
(2)对比甲、乙两图,可以得出: ;
(3)对比 两图,可以得出受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显;
(4)对比甲、丁两图,得出压力作用效果与压力大小无关。你认为是否正确,并叙述理由: 。
【答案】(1)海绵凹陷的程度
(2)压力大小相同时,受力面积越大,压力作用效果越明显;
(3)甲和丙
(4)这种说法不正确,丁图木块对海绵的压力是甲图的两倍,但受力面积也是甲图的两倍,在受力面积不同的情况下,不能得出压力作用效果与压力大小无关,这个结论。
【解析】
试题分析:木块杜海面的压力使海面发生形变,形变程度越大,说明压力的作用效果越明显,实验中通过观察海绵凹陷的程度来比较压力作用的效果;
26
(2)对比甲、乙两图,木块对海绵的压力大小相同,受力面积不同,可以得出:压力大小相同时,受力面积越大,压力作用效果越明显;
(3)对比甲和丙两图,可以得出受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显;
(4)对比甲、丁两图,能得出压力作用效果与压力大小无关。这种说法不正确,丁图木块对海绵的压力是甲图的两倍,但受力面积也是甲图的两倍,在受力面积不同的情况下,不能得出压力作用效果与压力大小无关,这个结论。
考点:探究压力作用的效果与那些因素有关
2.(2014·常德)某学习小组对“影响压力作用效果的因素”进行了探究,他们采取了如下的方法:甲图把小桌放在海绵上;乙图在小桌上放一个砝码;丙图把小桌翻过来,桌面朝下并在它上面放一个砝码.通过海绵被压下的深浅显示压力作用效果.
(1)比较 两图可知,当受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(2)此实验 (选填“能”或“不能”)用硬纸板代替海绵,原因是 ;
(3)此实验中运用到的主要科学方法是 .(写出一种)
【答案】(1)甲乙;(2)不能;效果不明显;(3)控制变量法.
【解析】
试题分析:(1)为了得出结论:受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;就要使物体的受力面积相同而压力不同,而图中甲乙两图中的受力面积相同,乙图压力大,乙图力的作用效果明显,所以选择图甲和图乙,进行比较即可;(2)此实验不能用硬纸板代替海绵,因为实验中压力作用效果,是通过受力面形变程度的大小判断压力的作用效果,如果改用硬纸板,则硬纸板的形变程度发生不明显,难以确定影响因素的关系.(3)实验中主要用的科学研究方法是控制变量法和转换法.
考点:探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验
3.(2014·宜昌)在探究液体内部压强特点的实验中:
26
(1)如图甲,小明将金属盒逐渐浸入水中越来越深的位置,在U形管中观察到的现象时: .
(2)小明准备了一杯水和一杯浓盐水,想要探究液体内部与液体密度的关系,他的操作办法是: .
(3)小明想得到液体内部压强与液体深度、液体密度的定量关系,请你根据所学过的知识,利用图乙中的液柱模型推导出液体内部压强的计算公式.
【答案】(1)金属盒浸入水中越深,U型管两边液面高度差越大;(2)应使压强计的探头在不同液体的同一深度处;(3)设图乙中的液柱模型高度为h,液柱下的液片面积为S.液柱的密度为ρ;
步骤:①这个液柱的体积 V=Sh;②这个液柱的质量 m=ρV=ρSh;
③这个液柱的重力也就是对水平面的压力 F=G=mg=ρgSh;④平面受到的压强 P===ρgh;
因此,深度为h处液体的压强为P=ρgh.
【解析】
试题分析:本实验将水的内部压强的大小转换成U型管两边液面高度差的大小来判断,液面高度差越大,表示水内部的压强越大.液体压强的大小与深度和液体的密度有关,液体密度越大,深度越深,压强越大。
(1)当小明增大金属盒在水中的深度时,水内部的压强变大,U型管两边液面高度差也变大。
(2)要探究“液体压强与液体密度的关系”,应使压强计的探头放在水和盐水的的同一深度处,观察U型管两边液面高度差的大小。
(3)设图乙中的液柱模型高度为h,液柱下的液片面积为S.液柱的密度为ρ;
步骤:①这个液柱的体积 V=Sh;
②这个液柱的质量 m=ρV=ρSh;
③这个液柱的重力也就是对水平面的压力 F=G=mg=ρgSh;
④平面受到的压强 P===ρgh;
因此,深度为h处液体的压强为P=ρgh.
考点: 液体压强特点
4.(2014·济南)大家知道,接触的两个物体相互挤压,就会产生压强。小丽和小梅想:把一些水倒进容
26
器里,由于水具有流动性,在重力作用下水的不同部分之间也会相互挤压,那么,液体内部是否也会产生压强呢?针对这一问题,她们分别提出了自己的猜想。
小丽的猜想:液体可能会产生向下的压强。
小梅的猜想:液体可能会产生向各个方向的压强。
(1)请你写出一个支持小梅猜想的生活事例: 。
(2)小丽为了验证自己的猜想,利用一个两端开口的玻璃管,橡皮膜和水作了如图甲所 示的实验。实验表明:液体会产生向下的压强。
小梅说: “再有一盆水,我直接使用你的装置就能验证液体会产生向上的压强。 ”小梅的做法是:将玻璃管中的水倒掉,把玻璃管 (选填“开口”或“带橡 皮膜” )的一端竖直向下插入水盆中。她观察到的现象是: 。
(3)小丽说“不用橡皮膜我也能验证液体会产生向上的压强。 ”于是,小丽快速取下橡 皮膜, 将一张薄卡片放在玻璃管的下面并把玻璃管插入水中,看到薄卡片被水向上压在 玻璃管口而不掉落,如图乙所示。
小梅却说:“你的这个实验虽然能够表明水对薄卡片产生了向上的压强,但不如我的实验好。 ” 小梅这样说的理由是: 。
(4)经过讨论她们发现,其实用一盆水和一个透明塑料瓶,稍加处理就能验证他们的全部猜想。她们的做法是: 。
【答案】(1)液压机;
(2)带橡皮膜;橡皮膜向内凹;
(3)橡皮膜的凹凸程度可以体现液体压强的大小;
(4)将透明塑料瓶底部去掉,扎橡皮膜,在同一高度的不同部位扎几个孔,然后扎上橡皮膜,放入水盆中,插入盛水的盆内,此时橡皮膜将向上凹或向内凹.
【解析】
试题分析: (1)加在密闭液体上的压强,能够大小不变地被液体向各个方向传递.这个规律被称为帕斯卡原理.生活生产中应用这一原理的实例有:万吨水压机、千斤顶,液压机等工具.
26
(2)要验证液体产生向上的压强,是通过橡皮膜的凹凸的程度体现的.因此应该把玻璃管带橡皮膜的一端竖直向下插入水盆中,她观察到的现象是橡皮膜向内凹;
(3)通过橡皮膜的凹凸程度可以体现液体压强的大小,橡皮膜的凹凸程度越大,压强越大,橡皮膜的凹凸程度越小,压强越小;
而薄卡片被水向上压在玻璃管口而不掉落,只能体现水对薄卡片产生了向上的压强,不能液体体现压强的大小关系.
(4)将透明塑料瓶底部去掉,扎一橡皮膜,插入盛水的盆内,此时橡皮膜将向上凹进,是因为橡皮膜受到水的压强;
在同一高度的不同部位扎几个孔,然后扎上橡皮膜,放入水盆中,此时橡皮膜都向内凹进,由此说明液体会产生向各个方向的压强.
考点: 液体压强
5.(2014·宁夏)某同学探究液体内部压强的特点,实验过程如图所示。
(1)(1分)实验前,要通过调试,保证压强计两边玻璃管中的液面 。
(2)(1分)如图所示,将压强计的探头放在水中的某一深度处,使橡皮膜朝向不同的方向,这是为了探究 。
(3)(2分)若要探究液体压强与深度的关系,最好应根据 两个图的实验现象进行对比,得到的结论是: 。
(4)(1分)比较e、f图示的实验现象,得到的结论是: 。
【答案】(1)相平;(2)同种液体,同一深度处,液体内部向各个方向压强的关系;(3)a和e 同种液体,深度越大,液体压强越大;(4)同一深度处,液体密度越大,压强越大。
【解析】
26
试题分析:在探究液体内部压强的特点的实验过程中,影响液体压强的因素有:液体的密度和浸入液体的深度,在探究中所采用的方法是控制变量法,压强的大小是通过U型管内液面的高度差来反映。(1)U形管中液面的高度差反映了液体内部压强的不同,因此,在实验前应先调节使两侧高度相同;(2)将压强计的探头放在水中的某一深度处,使橡皮膜朝向不同的方向,控制不变的量是同一种液体,在同一深度处,故这是为了探究同种液体,同一深度处,液体内部向各个方向压强的关系;(3)要研究液体的压强与深度的关系,控制不变的量是同一种液体,金属盒的朝向相同,改变金属盒浸入液体中的深度,最好应根据a和e两个图的实验现象进行对比,得到的结论是同种液体,深度越大,液体压强越大;(4)比较e、f图示的实验现象,控制不变的量是同一深度,金属盒的朝向相同,不同的是液体不同,故得到的结论是同一深度处,液体密度越大,压强越大。
考点:探究液体内部压强的特点的实验过程
6.(2014·黔东南州)小明做“研究液体的压强”实验时得到的几组数据如下表:根据表中的数据,请回答下列问题:
序号
液体
深度/cm
橡皮膜方向
压强计左右液面高度差/cm
1
水
5
朝上
4.9
2
水
5
朝下
4.9
3
水
5
朝侧面
4.9
4
水
10
朝侧面
9.7
5
水
15
朝侧面
14.6
6
酒精
15
朝侧面
11.8
(1)比较序号为 的三组数据,可得出的结论是:同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强都相等.
(2)比较序号3、4、5的三组数据,可得出的结论是: .
(3)比较序号为 的两组数据,可得出的结论是:在同一深度处,不同液体的压强与密度有关.
【答案】(1)1、2、3;(2)液体的压强随深度的增加而增加;(3)5、6
【解析】
试题分析:本题研究液体压强的特点,采用的是控制变量法。由图表可知:(1)同种液体、深度相同,不同的是方向,液面差相等即压强相等,说明液体压强与方向无关;(2)同种液体、方向相同、深度增加,压强计液面差增大即压强增大,说明液体压强与深度有关,深度越深压强越大;(3)同一深度、不同液体,只有5、6组。
考点:研究液体压强的特点
7.(2013·永州)如图1所示,容器中间用隔板分成大小相同且互不相通的A,B两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭.橡皮膜两侧压强不相等时,会向压强小的一侧凸起.小芸同学用该装置做“探究液体压强是否跟液体密度、液体深度有关”的实验.
26
(1)探究“液体压强与液体密度的关系”时,应保持容器中A,B两侧液体的 相同.
(2)探究“液体压强与液体深度的关系”时,小芸同学在A,B两侧倒入深度不同的水后,实验现象如图2所示.由该实验现象得出结论:在液体密度相同时,液体深度 ,液体压强越大.
(3)请从实验设计的合理性、实验过程的可操作性、实验结果的可靠性等方面写出一条评估意见: .
【答案】(1)深度;(2)越大;(3)对不透明液体体积,不便观察(或由于容器壁、隔板既不透明又无刻度,不易测准A、B两侧液体的深度或橡皮膜的弹性好坏,影响实验效果等).
【解析】
试题分析:掌握控制变量法在实验中的应用,根据p=ρ液gh进行分析;
(1)要探究液体压强与液体密度的关系,则要保证液体深度相同;深度相同,液体密度越大压强越大;
(2)探究液体压强与液体深度的关系,则需使液体的密度相同;密度相同,液体深度越大压强越大;
(3)根据实验现象的观察和实验操作的方便性进行评估.
(1)探究“液体压强与液体密度的关系”时,应保持容器中A,B两侧液体的深度相同;
(2)在液体密度相同时,液体深度越大,液体压强越大;
(3)若液体不透明,则不便于观察橡皮膜的变化;
容器壁、隔板上无刻度,不易准确测量两侧液体的深度;
橡皮膜的弹性好坏,影响实验效果.
考点:探究液体压强的特点实验
8.(2012·宿迁)在探究"影响液体内部压强大小的因素"实验中:
(1)如图甲用手按压强计的橡皮膜,U型管内水面出现高度差;将橡皮膜放入酒精中,U型管内水面也出现高度差,这说明 ;这种研究问题的方法是 法;
26
若在使用压强计前发现U型管中有高度差,通过 方法可以进行调节①从U型管内向外倒出适量水;②拆除软管重新安装;③向U型管内加适量水;
(3)比较乙、丙实验可知,液体内部压强与液体的 有关;比较丙、丁实验可知, 液体内部压强与液体的 有关.
【答案】(1)液体内部有压强,等效(替代)
(2)②
(3)密度;深度
【解析】等效法也叫等效替代法,是学习物理知识、研究物理问题中常用方法之一。等效替代法是在保证某种效果(特性和关系)相同的前提下,将实际的、复杂的物理问题和物理过程转化为等效的、简单的、易于研究的物理问题和物理过程来研究和处理的方法。研究液体压强问题,主要考察液注高度这一效果,从而得出结论:液体内部存在压强。之后展开来研究深度、密度两个因素对压强的影响,得出结论深度越大压强越大,密度越大压强越大。
四、计算题
1.(2014·吉林)小明从水库中提取了体积是1×10-3m3 的水的样本,这些水的质量是多少?当水库中水的深度是20m时,水库底部受到的水的压强是多少?(g = 10N/kg)
【答案】1kg 2×105Pa
【解析】
试题分析:这些水的质量为: =1.0×103kg/m3×1×10-3m3 =1kg,水库底部受到的水的压强为:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20m=2×105Pa.
答:这些水的质量为1kg;水库底部受到的水的压强为2×105Pa
考点:密度和液体压强的计算
2.(2014·日照)一辆运送大石块填海的汽车在平直公路上匀速行驶,行驶120km后到达目的地所用时间为80min.已知汽车受到的阻力为6000N,大石块的质量为1.5×104kg,体积为5m3,大石块与水平车厢的接触面积为3m2.(g=10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3)求:
(1)石块对水平车厢的压强;
(2)汽车的功率;
(3)该石块全部沉入海水后,石块顶部距离海水面1m,计算石块所受到的浮力大小和顶部所受的海水压强.
【答案】(1)5×104Pa;(2)1.5×105W;(3)5.15×104N; 1.03×104Pa.
26
【解析】
试题分析:(1)石块对水平车厢的压力等于石块的重力:F=G=mg=1.5×104kg×10N/kg=1.5×105N,
石块对水平车厢的压强:p=F/S=1.5×105N/3m2=5×104Pa;(2)汽车的速度:v=s/t=120×103m/80×60s=25m/s,
因为汽车做匀速直线运动,因此F牵引力=f=6000N,则汽车的功率:P=F牵引力v=6000N×25m/s=1.5×105W;
(3)石块受到的浮力:F浮=ρ海水gV排=1.03×103kg/m3×10N/kg×5m3=5.15×104N;
石块顶部受到海水的压强:p′=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×1m=1.03×104Pa.
考点:压强的大小及其计算;液体的压强的计算;阿基米德原理;功率的计算
3.(2014·柳州)一个质量为4kg、底面积为2.0×10﹣2m2的金属块B静止在水平面上,如图甲所示.
现有一边长为0.2m的立方体物块A,放于底面积为0.16m2的圆柱形盛水容器中,把B轻放于A上,静止后A恰好浸没入水中,如图乙所示.(已知水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,A的密度ρA=0.5×103kg/m3,取g=10N/kg)求:
(1)B对水平面的压强;
(2)把B从A上取走后(如图丙所示),A浮出水面的体积;
(3)把B从A上取走后,水对容器底部压强改变了多少;
(4)把B从A上取走,水的重力做功多少.
【答案】(1)2×103Pa;(2)4×10﹣3m3;(3)2.5×102Pa;(4)4.5J。
【解析】
试题分析:(1)B物体的重力,
B对地面的压力,
B对水平面的压强。
(2)把B从A上取走后,A受到的浮力减小了,
26
A漏出水面的体积。
(3)水对容器底的压力减小了,
水对容器底部压强减小了。
(4)A漏出水面的高度。
水面下降的高度。
下降的水质量。
水的重力做的功。
考点:压强 浮力 功
4.(2014·内蒙古)高为20cm的柱形容器内盛有9cm深的水,如图甲所示.现将一密度为1.5×103kg/m3,高为15cm的柱形物块竖直放入水中,已知容器底面积为物块底面积的4倍,且物块静止在水中时与容器底接触但不密合如图乙所示,取g=10N/kg.
(1)甲图中,水对容器底部产生的压强是多少?
(2)乙图中,物块对容器底部产生的压强是多少?
【答案】(1)900Pa (2)1050Pa
【解析】
试题分析:(1)甲图中,h1=9cm=0.09m,水对容器底部产生的压强p=ρgh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa。
(2)乙图中,∵已知容器底面积为物块底面积的4倍,若物块底面积为S,则容器底面积为4S,
水的体积为V水=4Sh1,物块受到的重力G=ρ物Sh物g
26
浸在水中的深度:h水==12cm=0.12m;
排开水的体积:V排=S物h水=Sh水,物块受到的浮力:G物=ρ物V物g=ρ物S物h物g=ρ物Sh物g,
物块对容器底部产生的压力:F=G物﹣F浮=ρ物Sh物g﹣ρ水Sh水g,
物块对容器底部产生的压强:
p=ρ物h物g﹣ρ水h水g=1.5×103kg/m3×0.15m×10N/kg﹣1.0×103kg/m3×0.12m×10N/kg
=1050Pa.
考点:液体的压强的计算;压强的大小及其计算
5.(2014·凉山州)如图所示,在一个封闭薄容器中装满体积为1dm3的水后放在水平桌面上,已知容器的质量为100g,容器的下底面积为100cm2,高为12cm.求:
(1)水对容器底部的压力和压强;
(2)容器对桌面的压力和压强.
【答案】(1)12N; 1.2×103Pa; (2)11N; 1.1×103Pa
【解析】
试题分析:(1)水对容器底的压强:P1=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1.2×103Pa;水对容器底的压力:
F1=P1S=1.2×103Pa×100×10﹣4m2=12N;
(2)容器重:G1=mg=0.1kg×10N/kg=1N;水重:G2=ρVg=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N;容器对水平桌面的压力:F2=G1+G2=1N+10N=11N;容器对水平桌面的压强:.
考点:液体及固体压强计算;液体及固体压力计算。
6.(2014·安顺)如图所示,放置在水平地面上的平底薄壁容器重10N,底面积0.01m2,内装40N的水,水深0.15m.现将重为17.8N的实心铜块系在弹簧测力计挂钩上,并把它完全浸没于容器内的水中(水未溢出,铜块未接触容器底部ρ铜=8.9×103kg/m3).求:
26
(1)铜块未放入水中时,容器底部受到水的压力是多少?
(2)铜块完全浸没于水中后,弹簧测力计的示数是多少?
(3)铜块完全浸没于水中后,容器对水平地面的压强是多少?
【答案】(1)15N;(2)15.8N;(3)5200P
【解析】
试题分析:
(1)铜块未放入水中时,容器底部受到水的压强p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa
由,铜块未放入水中时,容器底部受到水的压力F=pS=1500Pa×0.01m2=15N;
(2)铜块的质量=1.78kg
铜块的体积 =2×10﹣4m3
铜块完全浸没于水中后,铜块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1000kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N
由于F浮=G﹣F
弹簧测力计的示数F=G﹣F浮=17.8N﹣2N=15.8N
(3)铜块完全浸没于水中后,容器对水平地面的压力
F1=(G容+G水+G铜)﹣F浮
=(10N+40N+17.8N)﹣15.8N
=52N
铜块完全浸没于水中后,容器对水平地面的压强=5200Pa
考点: 压强和浮力的计算
7.(2013·雅安)如图所示,A、B是两个完全相同的薄壁柱形金属容器,质量为0.5kg,底面积为0.01m2,容器高50cm,分别装有2.0×10﹣3m3的水和3.0×10﹣3m3的酒精,置于水平桌面上( ρ酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg).求:
26
(1)水的质量;
(2)A容器对水平桌面的压强;
(3)依据题意,下述情境是否有可能出现:当两个容器中的液体在增大同一深度△h后,容器中的液体对底部的压强能够达到p水>p酒精?请说明理由.
【答案】(1)2kg(2)2500Pa(3)不可能
考点:固体和液体的压力与压强
26